骨質(zhì)疏松和 Modic 改變的相關(guān)性分析

吳 楠，朱 坤，葉雨辰，張知理，程 宇，劉靜宇，許楊康，張飛飛，宛森林，張長(zhǎng)春

腰椎終板改變即Modic改變，是指 MRI 上可見(jiàn)的鄰近椎體終板退變引起的骨髓信號(hào)改變[1]。1987年DeRoos第一次提出腰椎退行性病變的病人中 MRI 影像靠近終板椎體信號(hào)有異常改變，隨后Modic在1988年提出了Modic的定義。Modic變化共分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型變化，以說(shuō)明在MRI上觀察到的椎體區(qū)終板的炎癥期。在骨組織活檢中PERILLI等[2]發(fā)現(xiàn)Modic Ⅰ型改變的病理變化為骨組織代謝旺盛，Modic Ⅱ型改變表現(xiàn)為成骨減少，而Modic Ⅲ型改變則表現(xiàn)為廣泛地骨組織硬化狀態(tài)。XIAO等[3]在模擬骨質(zhì)疏松的動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)去除卵巢組的大鼠出現(xiàn)了椎體骨質(zhì)疏松和軟骨終板骨軟骨重建，促進(jìn)了骨-軟骨表面血管生成和孔隙率增加，影響了基質(zhì)代謝，從而對(duì)椎間盤(pán)產(chǎn)生不利影響，但在臨床上骨質(zhì)疏松和Modic變化的研究涉及不多。本研究通過(guò)分析骨質(zhì)疏松和Modic變化的相關(guān)性，旨在探究椎體骨密度在Modic改變發(fā)生中的意義?，F(xiàn)作報(bào)道。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選擇2018年9月至2020年9月在蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院脊柱外科行椎體骨密度測(cè)定及腰椎MRI檢查的152例腰痛病人，年齡50～90歲，行椎體骨密度測(cè)定及腰椎MRI檢查，測(cè)定椎體骨量并觀察影像學(xué)資料。排除以往有腰椎手術(shù)史、年齡不足、合并腰椎骨折、腫瘤、感染或腰椎先天性異常、移行椎、嚴(yán)重的脊柱側(cè)彎。

1.2 儀器與方法 采用雙能 X 線骨密度儀(Hologic 公司，010-0575 型)進(jìn)行腰椎椎體骨密度，使病人取仰臥位，測(cè)量L1、L2、L3、L4椎體和腰椎總骨密度。腰椎MRI檢查采用GE Signa Excite型1.5 T MRI掃描儀，行腰椎矢狀位T1WI、T2WI及橫斷位T2WI檢查，掃描參數(shù)：T1WI，TR 450 ms，TE 13.6 ms；T2WI，TR 2 000 ms，TE 102 ms，采集次數(shù)2次，矢狀位視野(FOV)32 cm×32 cm，橫斷位FOV 20 cm×20 cm。

1.3 骨密度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和疼痛視覺(jué)模擬法 根據(jù) 2018 年骨質(zhì)疏松診斷標(biāo)準(zhǔn)：使用 T 值表示骨密度，T值≥-1.0為骨量正常，-2.5

1.4 圖像分析 由一位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射核醫(yī)學(xué)科主治醫(yī)師和一名脊柱外科醫(yī)師分別獨(dú)立觀察分析和記錄病人 MRI 資料。腰椎椎體Modic 分型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):Ⅰ型,T1加權(quán)像上呈低信號(hào)，T2加權(quán)像上呈高信號(hào)；Ⅱ型,T1加權(quán)像上呈高信號(hào)，T2加權(quán)像上呈等或者輕度高信號(hào)；Ⅲ型,T1、T2加權(quán)像上均呈低信號(hào)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用Kappa檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)、方差分析、q檢驗(yàn)和Spearman等級(jí)相關(guān)檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 腰椎椎體Modic改變的一致性評(píng)估 一位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射核醫(yī)學(xué)科主治醫(yī)師和一名脊柱外科醫(yī)師對(duì)腰椎椎體Modic改變的評(píng)估一致性良好(Kappa=0.80)。

2.2 骨密度評(píng)價(jià)與Modic改變結(jié)果 152例腰痛病人中，骨量正常89 例，其中Modic改變29例，發(fā)生率32.6%；骨量減少43例，其中Modic改變23例，發(fā)生率53.5%；骨質(zhì)疏松20例，其中Modic改變17例，發(fā)生率85.0%。3組Modic改變發(fā)生率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。骨質(zhì)疏松 Modic 改變率與骨量正常組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見(jiàn)表 1)。Modic Ⅰ型VAS評(píng)分最高，無(wú)Modic改變組VAS評(píng)分最低，Modic Ⅰ型組和Ⅱ、Ⅲ、無(wú)改變組腰痛程度比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05～P<0.01)；Modic Ⅱ型組和Ⅲ型組之間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見(jiàn)表 2)。Spearman等級(jí)相關(guān)檢驗(yàn)證明骨質(zhì)疏松和Modic改變呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.396，P<0.01)。3型Modic改變圖示見(jiàn)圖1～3。

表1 骨密度評(píng)價(jià)與Modic改變比較[ n;百分率(%)]

3 討論

3.1 老年人發(fā)生骨質(zhì)疏松的主要機(jī)制 骨質(zhì)疏松癥是骨量降低、骨組織微細(xì)結(jié)構(gòu)平衡被打破導(dǎo)致骨脆性增加易發(fā)生骨折的全身性骨病。在正常的骨質(zhì)代謝中依靠成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成和破骨細(xì)胞調(diào)節(jié)的骨吸收維持平衡[4]。當(dāng)骨形成降低、骨吸收增加時(shí)，骨代謝失衡引起骨量丟失[5]。老年性骨質(zhì)疏松癥主要與激素、營(yíng)養(yǎng)及年齡有關(guān)，與遺傳具有一定相關(guān)性。發(fā)生機(jī)制:(1)老年人性激素水平下降，降鈣素等激素分泌紊亂，加上胃腸吸收功能減弱，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不足，激素對(duì)機(jī)體的作用減弱，骨形成減少，骨吸收增加，骨平衡被打破，最終導(dǎo)致骨代謝紊亂[6];(2)老年人活動(dòng)減少，導(dǎo)致骨骼應(yīng)力作用降低，骨形成下降，同時(shí)活動(dòng)減少也促使骨吸收。

表2 Modic 改變?nèi)N類(lèi)型下腰痛 VAS 評(píng)分情況

3.2 Modic改變發(fā)生的主要機(jī)制 Modic改變的機(jī)制：(1)終板出現(xiàn)損傷后，相鄰的椎體及椎間盤(pán)會(huì)發(fā)生不同程度的退行性病變。因?yàn)榻K板損傷使椎間盤(pán)局部應(yīng)力發(fā)生改變，影響組織的新陳代謝導(dǎo)致Modic改變的發(fā)生[2,7]。(2)低毒性細(xì)菌感染學(xué)說(shuō)認(rèn)為椎間盤(pán)內(nèi)的厭氧環(huán)境、易損傷性及低修復(fù)特性為入侵椎間盤(pán)的細(xì)菌造成Modic改變提供一個(gè)良好環(huán)境。DUDLI等[8-9]在動(dòng)物模型中證明痤瘡丙酸桿菌導(dǎo)致Modic改變，CHEN等[10]利用從Modic改變病人體內(nèi)提取低毒性細(xì)菌轉(zhuǎn)注入兔椎間盤(pán)的方法模擬出了骨髓的信號(hào)變化。HAN等[11]通過(guò)提取兔自體髓核包埋在椎體軟骨下骨的方法同樣觀察到了椎體的信號(hào)變化。(3)自身免疫反應(yīng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為髓核具有抗原封閉特性，在椎間盤(pán)被各種因素?fù)p傷后，髓核暴露出來(lái)導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)生Modic改變。(4)近年有研究表明Modic的發(fā)生與基因遺傳學(xué)密切相關(guān),PERERA等[12]采用單核苷酸變異分析聚蛋白多糖在MCs中的代謝途徑，發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞介素-1基因簇、聚蛋白多糖酶S4基因及聚蛋白多糖酶基因在Modic過(guò)程中起重要作用。

3.3 老年人腰椎骨密度與Modic改變的關(guān)系 賀憲等[13]研究表明下腰段同上腰段相比更易發(fā)生Modic信號(hào)變化，腰椎間盤(pán)退變嚴(yán)重程度和Modic改變的發(fā)生率成正相關(guān)。其原因可能與脊柱所受負(fù)荷及椎體骨質(zhì)疏松等因素有關(guān)系。HILTON等[14]研究表明，長(zhǎng)期反復(fù)的壓力作用在脊柱功能單位時(shí)，最初會(huì)導(dǎo)致終板的微骨折但椎間盤(pán)完整性并沒(méi)有損傷，當(dāng)17%的椎間盤(pán)發(fā)生改變時(shí)，58%的終板會(huì)發(fā)生破裂，證明終板在脊柱功能單位中是比較脆弱的部位。當(dāng)腰椎間盤(pán)退變后，脊柱功能單位所受負(fù)荷將重新分布，椎間盤(pán)所承受的壓力增加，導(dǎo)致終板發(fā)生顯微骨折；腰椎間盤(pán)內(nèi)髓核物質(zhì)通過(guò)顯微骨折裂隙進(jìn)入終板引起局部的炎癥反應(yīng)，終板長(zhǎng)期的顯微骨折可能是Modic 形成的重要原因[14-15]。

本研究結(jié)果顯示骨量正常組、減少組及疏松組之間Modic改變發(fā)生率有顯著差異，表明椎體骨密度與Modic改變之間具有相關(guān)性。骨量正常組與骨質(zhì)疏松組及減少組Modic 改變發(fā)生率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明隨著腰椎椎體骨密度水平的降低，Modic改變的發(fā)生率升高。骨量減少組與骨質(zhì)疏松組之間Modic改變發(fā)生率也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，在本研究中，在無(wú)Modic改變組以及各類(lèi)型Modic變組的腰痛病人腰痛程度比較中,Modic Ⅰ型改變組 VAS腰痛評(píng)分高于其他各組 (P<0.05～P<0.01),可見(jiàn)腰椎 Modic Ⅰ型改變與腰痛的發(fā)生有密切關(guān)系;Spearman等級(jí)相關(guān)檢驗(yàn)證明骨質(zhì)疏松和 Modic 改變呈弱正相關(guān)(r=0.396，P<0.01)，表明椎體骨密度與Modic改變之間的關(guān)聯(lián)性較弱，提示除骨密度外，Modic改變形成可能還受其他因素的作用。研究[13]表明,老年人腰椎椎體骨密度與Modic改變之間具有相關(guān)性，隨著椎體骨密度的降低，腰椎Modic改變的發(fā)生率逐漸升高，但是這種相關(guān)性較弱，說(shuō)明Modic改變的發(fā)生與發(fā)展還受其他因素影響。老年人骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防上可以在一定程度上能夠降低Modic改變的發(fā)生率。本研究不足在于獲得的老年人病人中骨質(zhì)疏松樣本量太小，并且對(duì)于男性病人的年齡選擇存在問(wèn)題，可能對(duì)研究結(jié)果有一定影響，有待收集大量樣本進(jìn)一步研究。